Gravitationswellen

Zitat von: Pham am 12. Februar 2016, 13:06:37

Ich habe noch nicht im Detail durchgedacht, wie so eine Ereignis (verschmelzung zwei schwarzer Löcher) überhaupt relativistisch aussieht ... sowohl in deren Eigensystem, als auch in unserem, externen Koordinatensystem. Speziell der "Zeitpunkt" der Berührung der Ereignishorizonte, an denen von uns aus gesehen die Zeit still steht ...

Bisher (vor der Messung der vermelzenden Schwarzen Löcher) gab es dafür lediglich Theorien, aber so richtig verstanden hat man den Verschmelzungsvorgang selbst noch nicht. Nicht mal theoretisch. Klar, die Relativitätstheorie gibt einen klaren Rahmen. Aber genau so wie immer noch ein Rätsel ist was im Detail im inneren eines schwarzen Lochs vorgeht, so ist auch der Verschmelzungsvorgang ein Problem.

Man nennt das "Das Problem des letzten Parsec" oder im englischen "The final-parsec problem".

Die Messung dieser Signatur der Gravitationswellen ist somit nicht nur der erste direkte Nachweis der Gravitationswellen an sich, sondern ebenfalls der erste Beobachtungsbefund eines Verschmelzungsvorgangs zweier schwarzer Löcher. Damit wird man sicherlich mehr über die Vorgänge kurz vor der Verschmelzung herausfinden und einige der Modelle des "final-parsec problem" falsifizieren können.

Mane

D'accord! 

Damit sind und werden Gravitationswellendetektoren tatsächlich Teleskope für Ereignisse, welche für uns ansonsten (beobachtungen im em-Bereich) völlig unbeobachtbar bleiben. Vor allem bezüglich dessen, dass bei dem Volumen des so beobachtbaren universums, solche ereignisse (hoffentlich) nicht zu selten sind, wie Du in Deinem vorangegangenem Beitrag anschaulich dargestellt hast.

Diese beobachtungen werden uns sicherlich auch keine Einblicke in das "Innere" schwarzer Löcher geben (vor allem in Bezug auf unsere noch offene Diskussion in einem anderen Thread  ), aber ggf. eine ziemlich genauen Blick auf den Ereignishorizont schwarzer Löcher.

... oder auf den moment eines Kollapses im zentrum einer Supernova, wenn der Kern zu einem schwarzen Loch wird.

Sehr spannende Möglichkeiten.
Ich halte meine Begeisterung von gestern. 

Genau, Pham!

UND

Irgendwann einmal können wir vielleicht sogar die Gravitationswellen des Urknalls detektieren und untersuchen. Die sind natürlich nochmal viel schwächer, würden uns aber die Möglichkeit geben Beobachtungsdaten bis direkt an den Urknall erlangen zu können. Mit der Beobachtung von Licht (EM-Wellen) kommen wir ja "nur" 400.000 Jahre an den Urknall ran. Mehr geht mit Licht nicht.

Mane

Da man ja mehrere Monate bis zur wasserdichten Publikation der Entdeckung brauchte, habe ich mich gewundert, warum nicht noch mehr Ereignisse detektiert wurden.

Nun, frohe Kunde: Gerüchte sagen, dass noch sieben weitere Ereignisse seit dem gemessen wurden, nur sind die nicht so stark und werden eben noch überprüft. Da kommt noch einiges auf uns zu!!!

Da man ja mehrere Monate bis zur wasserdichten Publikation der Entdeckung brauchte, habe ich mich gewundert, warum nicht noch mehr Ereignisse detektiert wurden.

Nun, frohe Kunde: Gerüchte sagen, dass noch sieben weitere Ereignisse seit dem gemessen wurden, nur sind die nicht so stark und werden eben noch überprüft. Da kommt noch einiges auf uns zu!!!

Uff! 
Wenn sich das bewahrheiten sollte, stehen wir wirklich am Beginn einer neuen Ära der Astronomie!
Ob irgend ein IR-Teleskop gerade die Auswirkungen meines Adrenalin-Schub bei Lesen Deines Beitrages gemessen hat? 

Hallo,
Ein guter Tag auch für alle die an LISA-Pathfinder und an eLISA arbeiten!

Gruss,
Volker

Ich freue mich für euch, Herzlichen Glückwunsch.
Bin noch total aufgeregt durch den Adrenalin-Schub.

Jetzt haben Wissenschaftler doch die Möglichkeit, Detektoren wie eLisa und Lago, besser finanziert zubekommen.
Sprich: Durch den Nachweiß hat man jetzt eine viel besserer Verhandlungsbasis bei Gesprächen, um diese Geräte Finanziert zu bekommen und dann zubauen.

Hallo,

Jetzt haben Wissenschaftler doch die Möglichkeit, Detektoren wie eLisa und Lago, besser finanziert zubekommen.
Sprich: Durch den Nachweiß hat man jetzt eine viel besserer Verhandlungsbasis bei Gesprächen, um diese Geräte Finanziert zu bekommen und dann zubauen.

Das bleibt abzuwarten. Schließlich kam die Detektion jetzt nicht als Ueberraschung (wenn man davon mal absieht, dass sie schon so schnell nach der Inbetriebnahme von advanced LIGO geschah). Für das L-class Mission Programm der ESA erwarte ich nicht, dass jetzt die Reihenfolge der nächsten Missionen (JUICE, dann Athena, dann eLISA) umgestellt wird. Und ob die NASA sich zu einem bedeutsamen Beitrag (sagen wir mal >300 Millionen Euro) zu ESAs eLISA durchringen kann, ist nicht klar.
Wenn sich die Aufregung in der Presse und der Öffentlichkeit über die Entdeckung von Gravitationswellen gelegt hat (und das geht ja immer recht schnell), wird man sehen, dass es eben viele Projekte gibt und dass nicht alles gleichzeitig gemacht werden kann. Das ist ein bisschen wie hier im Forum: als es um die Auswahl von der ersten L-class Mission ging, war hier die Mehrheit für JUICE. Nun wünscht sich der eine oder die andere vielleicht eher eLISA. So kurzfristig werden Langzeitprogramme aber weder bei der ESA noch bei der NASA entschieden.

eLISA kommt sicherlich irgendwann, und wenn sich die NASA im größeren Umfang beteiligt, vielleicht sogar ein bisschen eher als 2034.

Ich kenn den Aufbau von LISA nicht im Detail, aber es ist doch ein Dreieck aus drei Laserstrahlen.

Das derzeitige Konzept von eLISA/NGO geht von drei Satelliten aber nur von zwei Basislinien aus. Das ist eine Frage der Kosten, denn die Mission muss in das von der ESA vorgegebene L-class Mission Budget von etwa einer Milliarde Euro (reine Kosten für die ESA) hineinpassen.

Gruß,
Volker

Hat man schon das Objekt gefunden, wo das Ereignis passiert ist? Ist das überhaupt prinzipiell möglich?
Ich weiss, dass ein schwarzes Loch so heißt, weil nicht einmal das Licht entkommen kann.
Allerdings ist das schwarze Loch im Zentrum unserer Lichtstraße eine starke Radioquelle.
Ich kenne mich nicht so gut damit aus. Würden beim verschmelzen schwarzer Löcher große Mengen elektromagnetische Strahlung freigesetzt werden?

Ich musste nochmal über die freigesetzte Energie nachdenken.
In 0,2 Sekunden wurden 3 Sonnenmassen in Energie umgewandelt.
nach E=mc² ergibt das ungefähr 1,8 * 10⁴⁷ Joule in 0,2s und das macht 9*10⁴⁷ watt
Ich habe jetzt keine Zahlen für Supernovae, aber ich vermute die liegen mehrere Größenordnungen darunter.
Ich bin gespannt was die in Zukunft messen werden.

Hallo,

Hat man schon das Objekt gefunden, wo das Ereignis passiert ist? Ist das überhaupt prinzipiell möglich?

Es ist unwahrscheinlich, dass die Verschmelzung von zwei schwarzen Löchern auch ein elektromagnetisches Signal aussendet. Wenn dort Staub und Gas vorhanden war (z.B. in Form einer Akkretionsscheibe) so ist diese Materie wahrscheinlich schon lange vor der eigentlichen Verschmelzung entweder von den Schwarzen Löchern absorbiert worden. Mehr Chancen etwas zu sehen gaebe es bei Neutronensternverschmelzungen, oder bei der Verschmelzung eines Schwarzen Lochs mit einem Neutronenstern, das ergibt dann einen Gamma-ray burst. Bei diesen Ereignissen wird aber deutlich weniger Energie in Form von Gravitationswellen abgegeben.

Soweit unserer heutiger Kenntnisstand, aber selbstverstaendlich ist die beobachtende Gravitationsastrophysik ein noch recht neues Feld und da kann es auch noch Ueberraschungen geben.

Gruß,
Volker

Wichtig an der Suche nach G.W. scheint mir ja nicht mehr der (stattgefundene) Nachweis, sondern daß man die Technik hat, so langsam an die Ortung eines Ursprungs zu denken. Wenn LISA und vor allem die darauf basierende Maschine funktioniert und man mehrere davon rausschicken kann, sollte doch eine Dreiecks- bzw. Polygon-Peilung möglich sein.
Dann aber muß man die Frage stellen dürfen "Was bringt uns es dann, wenn man weiß, da hinten verhakeln sich grad zwei Galaxien mit den unausbleiblichen Folgen und Weiterungen."
Ich sehe eigentlich nur, daß man eventuelle Änderungen physikalischer Konstanten rechtzeitig bemerkt. Aber ist es das? Was ist es, das für uns Nutzen bringt?
Aber bitte !!! keine Antwort wie "Wieder einer der fürchtet, seine Steuergelder werden verbrannt".

Ich musste nochmal über die freigesetzte Energie nachdenken.
In 0,2 Sekunden wurden 3 Sonnenmassen in Energie umgewandelt.
nach E=mc² ergibt das ungefähr 1,8 * 10⁴⁷ Joule in 0,2s und das macht 9*10⁴⁷ watt
Ich habe jetzt keine Zahlen für Supernovae, aber ich vermute die liegen mehrere Größenordnungen darunter.
Ich bin gespannt was die in Zukunft messen werden.

Dazu habe ich folgendes gefunden:
http://de.wikipedia.org/wiki/Hypernova:
"Eine Hypernova ist eine Supernova mit einer elektromagnetisch abgestrahlten Energie von mehr als 10⁴⁵  Joule unter Annahme einer räumlich isotropen Abstrahlung. Eine Hypernova stellt das obere Ende der superleuchtkräftigen oder superhellen Supernovae dar."

Hier gibt es eine nette Übersicht über die Größenordnungen, in denen Energie in der Natur auftritt:
http://abenteuer-universum.de/einstein/energie.html

Zitat von: Madscientist am 12. Februar 2016, 15:02:55

Ich musste nochmal über die freigesetzte Energie nachdenken.
In 0,2 Sekunden wurden 3 Sonnenmassen in Energie umgewandelt.
nach E=mc² ergibt das ungefähr 1,8 * 10⁴⁷ Joule in 0,2s und das macht 9*10⁴⁷ watt
Ich habe jetzt keine Zahlen für Supernovae, aber ich vermute die liegen mehrere Größenordnungen darunter.
Ich bin gespannt was die in Zukunft messen werden.

Dazu habe ich folgendes gefunden:
https://de.wikipedia.org/wiki/Hypernova
"Eine Hypernova ist eine Supernova mit einer elektromagnetisch abgestrahlten Energie von mehr als 10⁴⁵  Joule unter Annahme einer räumlich isotropen Abstrahlung. Eine Hypernova stellt das obere Ende der superleuchtkräftigen oder superhellen Supernovae dar."

Bezieht sich diese Energie auf den Zeitraum von Wochen bis Monaten, in denen die Supernova sichtbar ist?
Falls ja wäre die Energie in ähnlichen Größen, aber die Leistung viel geringer.

Edit: ändere bitte deinen Link, dann funktioniert er besser.
Mein erster änderungsvorschlag war falsch.

Wichtig an der Suche nach G.W. scheint mir ja nicht mehr der (stattgefundene) Nachweis, sondern daß man die Technik hat, so langsam an die Ortung eines Ursprungs zu denken. Wenn LISA und vor allem die darauf basierende Maschine funktioniert und man mehrere davon rausschicken kann, sollte doch eine Dreiecks- bzw. Polygon-Peilung möglich sein.
Dann aber muß man die Frage stellen dürfen "Was bringt uns es dann, wenn man weiß, da hinten verhakeln sich grad zwei Galaxien mit den unausbleiblichen Folgen und Weiterungen."
Ich sehe eigentlich nur, daß man eventuelle Änderungen physikalischer Konstanten rechtzeitig bemerkt. Aber ist es das? Was ist es, das für uns Nutzen bringt?
Aber bitte !!! keine Antwort wie "Wieder einer der fürchtet, seine Steuergelder werden verbrannt".

Für den wissenschaftlichen Nutzen kann ich dir diesen Blogpost von Florian Freistetter empfehlen: http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2016/02/11/was-koennen-und-wozu-braucht-man-gravitationswellen/ . Er beschreibt da sehr schön, welches Potential dieser neue Zweig der Astronomie hat.

Der praktische Nutzen ist momentan noch nicht bekannt, weil man ja erst einmal wissen muss, welche Entdeckungen man überhaupt damit machen wird

Hallo,

Zitat von: Madscientist am 12. Februar 2016, 15:02:55

Hat man schon das Objekt gefunden, wo das Ereignis passiert ist? Ist das überhaupt prinzipiell möglich?

Es ist unwahrscheinlich, dass die Verschmelzung von zwei schwarzen Löchern auch ein elektromagnetisches Signal aussendet. Wenn dort Staub und Gas vorhanden war (z.B. in Form einer Akkretionsscheibe) so ist diese Materie wahrscheinlich schon lange vor der eigentlichen Verschmelzung entweder von den Schwarzen Löchern absorbiert worden. Mehr Chancen etwas zu sehen gaebe es bei Neutronensternverschmelzungen, oder bei der Verschmelzung eines Schwarzen Lochs mit einem Neutronenstern, das ergibt dann einen Gamma-ray burst. Bei diesen Ereignissen wird aber deutlich weniger Energie in Form von Gravitationswellen abgegeben.

Soweit unserer heutiger Kenntnisstand, aber selbstverstaendlich ist die beobachtende Gravitationsastrophysik ein noch recht neues Feld und da kann es auch noch Ueberraschungen geben.

Gruß,
Volker

Wenn man annimmt, dass die beiden schwarzen Löcher vollkommen nackt sind, also keinerlei Begleitmaterial haben, wäre es interessant zu wissen

a)
Wie nah müsste man diesem Ereignis kommen, um die Fusion überhaupt mit blosen Auge beobachten zu können?

b)
Ist diese Distanz aufgrund der Gezeitenkräfte (auch ohne verschmelzung) noch überlebbar?

c)
In welcher Distanz zum Ereignis der Verschmelzung würden einen die Gravitationswellen umbringen (zerreissen)?
(wenn drei Sonnenmassen vollkommen in Energie umgewandelt werden und diese ausschließlich in Form von Gravitationswellen emittiert wird - das Ereignis ansonsten dunkel bleibt, sollten diese den Raum in unmittelbarer Umgebung erheblich verzerren ... so zumindest meine ungeprüfte Vorstellung)

(wenn drei Sonnenmassen vollkommen in Energie umgewandelt werden und diese ausschließlich in Form von Gravitationswellen emittiert wird - das Ereignis ansonsten dunkel bleibt...

Tatsächlich ist das so ne Frage. Wenn drei Sonnenmassen als GW emittiert werden, geht diese Masse den Löchern doch verloren. Bedeutet dann doch, dass sich der Schwarzschildradius ebenfalls verkleinert, richtig. Der ist ja direkt von der Masse abhängig. Wird dann die Materie kurz hinter dem Ereignishorizont wieder "frei"? Müsste eigentlich. In diesem Fall müssten die beiden Löcher tatsächlich anfangen zu strahlen auch wenn keine Gas in der Nähe ist.

Spannende Fragen...

Mane

Hat man schon das Objekt gefunden, wo das Ereignis passiert ist? Ist das überhaupt prinzipiell möglich?

In der Printausgabe vom Hamburger Abendblatt steht:

Den Analysen der Wissenschaftler zufolge hat sich die Verschmelzung
der beiden Schwarzen Löcher in etwa 1,3 Milliarden Lichtjahren Entfernung in einem
Gebiet am Südhimmel in Richtung des Sternenbilds Schwertfisch ereignet.
Ein Lichtjahr ist die Distanz die das Licht in einem Jahr zurücklegt, etwa 9,5 Billionen Kilometer.
Die beiden Schwarzen Löcher hatten 29- und 36 mal so viel Masse wie unsere Sonne.

Bruce Allen sagt: "Wir haben auch die Existenz von Doppelsytemen aus zwei Schwarzen Löchern bewiesen,
zwei Entdeckungen auf einem Streich".

Ok, das macht sinn!

Vielleicht darfst Du das dann gleich in Stockholm in einer Rede präsentieren!
Im Ernst, mir geht es genauso. Und das mir wirklich Unbegreifliche ist, wie genau AE das alles, was wir jetzt erleben durften, mit ein paar Symbolen auf ein Blatt Papier bringen konnte.

Ihr kommt ein bisschen vom Thema Gravitationswellen ab, oder?

Stimmt. Ich hab mal im Schwarzen Löcher Thread geantwortet.

Mane

Josef M. Gassner ...
Urknall Welltall und das Leben ...
Zusammenfassung der letzten Ereignisse und mehr.



Marcus

Danke an @Mirka. Ganz hübscher Artikel. Läßt aber doch Fragen offen. Für mich die Wichtigste : Man sagt, daß G.W. in meßbaer Stärke nur durch große Massen erzeugt werden können. Ok, begreifbar. Und damit kann  man durch "Körper" gewissermaßen hindurchsehen, die mit anderen Wellen nicht zugänglich sind. Ein schw.Loch z.B.
Ok, ich persönlich stelle mir das alles mit Hilfe des Modells Ultraschall vor. Dadurch habe ich auch keine Probleme, mir den Raum als abwechselnd gedehnt und gestaucht vorzustellen. Bis die G.Welle halt abklingt.
Aber während z.B. die Materie "menschlicher Körper" oder "Stahlträger" hinreichend bekannt ist in ihrem Verhalten ggü Ultraschall und man die sichtbar gemachten Ergebnisse vertrauensvoll mit Gelerntem verknüpfen kann, ist das bei der "Durchflutung" eines z.B. schw. Lochs doch nicht möglich oder? Man kann doch nicht sagen, alles was hinter dem Ereignishor. passiert (oder auch nicht) ist uns nicht zugänglich, aber andererseits zieht man aus den G.W. die durch das schw.Loch gewandert sind, Schlüsse auf sein Inneres. Was aber wenn dort drinnen Verhältnisse herrschen, die die G.W. in einer Weise beeinflussen, die unserem an physikalische Strohhalme geklammerten Verstand nicht zugänglich sind? Und selbst wenn wir stolz verkünden "wir sind offen für neue Erkenntnisse" , wie wollen wir erkennen, daß da neue Erkenntnisse sind? Und wie wollen wir sie verknüpfen mit den zwei Zielen wissenschaftlicher Forschung : "Kann es uns nützen" und/oder "kann uns das auf die Füße fallen" ?

Sätze (in dem  Artikel) wie

Zu wissen, wie sich diese schwarzen Löcher verhalten, welche Eigenschaften sie haben und wie so eine Kollision im Detail abläuft, wäre enorm wertvoll und würde unser Verständnis der großräumigen Vorgänge bei der Entstehung und Entwicklung von Galaxien und der in ihnen enthaltenen Sternen enorm verbessern.

tippen das allenfalls an.

Gravitationswellen bringen ja die Raumzeit zum Schwingen. Also die Abstände zwischen Punkten verändern sich mit der Zeit.

Ich habe dazu immer das Beispiel, wenn die Sonne verschwindet. Dann bleibt die Erde erst einmal auf ihrer Kreisbahn. Die neue Störung breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus, und die Abstände zwischen den ganzen, vielen Punkten zwischen Sonne und Erde verändern sich. Aber wie kommt es jetzt dazu, dass sich die Raumkrümmung an der Erde, die vorher durch die Sonne verursacht wurde dadurch ändert?.

MB hat die Originalveroeffentlichung Schritt fuer Schritt erklaert:

http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2016/02/12/gravitationswellen-die-veroeffentlichung-im-detail/?all=1

Was heute Schlagzeilen macht fing so an:


Quelle: M. Steinmetz https://twitter.com/GalacticRAVE/status/697827386688151553

Volltext: http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/get_file?pdfs/SPAW./1916/1916SPAW.......688E.pdf

Titelstory der aktuellen Ausgabe von "Der Spiegel":


Quelle: http://www.spiegel.de/spiegel/

Interessant darin der bildliche Vergleich, dass die jetzt nachgewiesene GW den Raum gerade genug stauchte, um die Strecke von Berlin nach Paris um den Durchmesser eines Atomkerns zu verkleinern. Für mich ist das fast ein Wunder, dass man so winzige Abweichungen überhaupt messen kann. Noch ein Zitat aus dem "Spiegel"-Artikel:
Mehr verspricht das Studium rotierender Neutronensterne. Falls diese hochkompakten Überbleibsel explodierter Sonnen auch nur wenige Millimeter hohe Unebenheiten auf ihrer Oberfläche haben sollten, würde dies ausreichen, ständig Schwerkraftwellen auszusenden.
Wir können uns durch den Nachweis der GW auf viele neue spannende, fantastische Erkenntnisse in nächster Zeit freuen!     Da tut sich wirklich eine ganz neue Dimension auf!